EL ARRANQUE DE UNA TURBINA DE GAS
Antes de poner ningún dispositivo en marcha, es conveniente realizar una serie de comprobaciones, para asegurar que determinados sistemas se encuentran operativos y en la situación necesaria. Estas comprobaciones son:
- Presión de combustible a la entrada de la turbina, en las condiciones requeridas
- Sistema de refrigeración en funcionamiento
- Red eléctrica de transporte de energía eléctrica perfectamente operativa
- Sistema de lubricación operativo
- Sistemas auxiliares de la turbina de gas operativos
- Sistemas de seguridad (contraincendios, etc) operativos y sin alarmas activas
El proceso de arranque propiamente dicho se inicia cuando el operador selecciona la opción ‘Arranque’ en el sistema de control. Lo habitual en este tipo de centrales es que se disponga de un sistema de control que coordina las acciones que se van realizando en los diferentes sistemas durante el arranque. Teóricamente, sin más intervención manual que la de selección de la opción ‘arranque’ se debería completar todo el proceso. Pero la experiencia demuestra que la intervención manual del operador acelera el proceso, resuelve problemas que van surgiendo sobre la marcha y hace que el número de ‘arranques fallidos’ descienda.
En una primera etapa, como hemos dicho, el sistema comprobará que se dan todas las condiciones necesarias para el arranque. Una vez comprobadas, se inicia la aceleración de la turbina de gas.
Con la ayuda de un motor de arranque, se hace en primer lugar un barrido de gases, para asegurar que no hay ninguna bolsa de gas en el interior de la turbina. La turbina gira durante este barrido a unas 500 r.p.m. durante 5-10 minutos. Una vez acabado el barrido, la turbina va aumentando su velocidad. Atraviesa varias velocidades críticas, en las que el nivel de vibraciones en los cojinetes aumenta considerablemente. En esas velocidades críticas el gradiente de aceleración se aumenta para reducir el tiempo de estancia.
A una velocidad determinada comienza a entrar gas a los quemadores y una bujía o ignitor hace que comience la ignición en cada uno de los quemadores. Si la cámara de combustión está equipada con varios detectores de llama, y si no se detecta ignición pasados algunos segundos, se abortará la maniobra de arranque, y será necesario hacer un barrido de gases y comenzar de nuevo.Si las cámaras de combustión no tienen detector de llama, el arranque abortará por tiempo, con la ayuda de un timer.
Si los quemadores se encienden correctamente, los gases provocados por la combustión del gas natural empezarán a empujar los álabes de la turbina. A medida que se va ganando en velocidad, el motor de arranque empuja menos y la teemperatura de los gases de escape se eleva cada vez más, y a una velocidad determinada , el motor de arranque se desconectará y la combustión será la única responsable de la impulsión de la turbina.
PROBLEMAS HABITUALES EN LOS ARRANQUES
Durante el proceso de arranque pueden presentarse algunos problemas que hagan abortar el proceso. Si esto se produce, normalmente se estudia la causa que ha provocado el arranque fallido, se corrige el problema y se realiza un nuevo intento.
Uno de los problemas habituales son las vibraciones.
Hemos visto que durante el arranque la turbina atraviesa varias velocidades críticas. La velocidad critica de un eje es la velocidad de giro a la cual se producen las mayores deformaciones del eje, o lo que es lo mismo las mayores vibraciones en los apoyos. La velocidad critica tiene mucho que ver con la frecuencia natural, pero no son lo mismo, aunque en muchos casos la diferencia es pequeña. La frecuencia natural tiene que ver con las vibraciones que se producen en el eje sin girar. En la velocidad critica intervienen otros factores (como el efecto giroscópico), que no se presentan en las vibraciones de eje que no gira, y que hacen que su valor pueda ser muy diferente del de la frecuencia natural.
En cada una de estas velocidades críticas, como hemos visto, el nivel de vibraciones en los cojinetes de apoyo de la turbina de gas aumenta considerablemente. Si la turbina tiene algún problema, al atravesar las velocidades críticas el nivel de vibraciones estará por encima del punto de disparo de la turbina, y el arranque se abortará por seguridad.
Un alto nivel de vibraciones suele estar provocado principalmente por:
- Desequilibrio en el rotor. Los pesos no están perfectamente compensados. Se soluciona redistribuyendo los elementos situados a lo largo del eje (álabes) y añadiendo unas pesas adicionales para compensar las diferencias. La masa de estas pesas adicionales y su posición deben estar definidas con gran precisión
- Defectos en el eje. Son mucho más difíciles de solucionar. Se trata de fallos provocados durante la fabricación del eje, no tanto del mecanizado del eje como del propio material.
- Defectos en los cojinetes de apoyo. Si la superficie de alguno de los cojinetes en los que apoya el eje de la turbina tiene irregularidades, o su anclaje en la bancada no es firme, estos se fallos se revelarán como un aumento de vibraciones. La solución en este caso es sustituir los cojinetes
- Fallo en la instrumentación que controla las vibraciones. Un alto nivel de vibraciones puede no corresponderse con una situación real, sino con un fallo de medida. Además de calibrar periódicamente todas las sondas de vibraciones, es conveniente disponer de un equipo externo capaz hacer una medida con independencia del equipo instalado en la turbina.
Extracto de la publicación http://www.turbinasdegas.com/proceso-de-arranque , corregido y adaptado por M.J.D.
M.J.D.
